一種三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其起動(dòng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)與電力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其起動(dòng)控制方法，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)因?yàn)榫哂蟹€(wěn)定，高效的優(yōu)點(diǎn)，在飛行器上得到了越多越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)為了解決靜止和低速時(shí)主電機(jī)勵(lì)磁電流不足的問(wèn)題，主勵(lì)磁機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)和控制方法復(fù)雜且成本較高。傳統(tǒng)的三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)的起動(dòng)只利用了主電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，而沒(méi)有利用弱磁恒功率區(qū)，因此在設(shè)計(jì)主電機(jī)時(shí)造成了電機(jī)容量的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其起動(dòng)控制方法。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括主勵(lì)磁機(jī)、主電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器和三相全橋逆變器，所述主勵(lì)磁機(jī)、主電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器依次連接，所述三相全橋逆變器與主電機(jī)連接；
[0006]其中，所述主勵(lì)磁機(jī)包含第一定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、三相交流匯流條；
[0007]所述定子繞組為三相對(duì)稱繞組，包含第一繞組、第二繞組、第三繞組和第一開關(guān)，所述第一繞組、第二繞組和第三繞組的一端相連，所述第二繞組和第三繞組的另一端分別與三相交流匯流條的第一、第二相相連，所述第一繞組的另一端通過(guò)第一開關(guān)與三相匯流條中的第三相相連；
[0008]所述轉(zhuǎn)子繞組為三相對(duì)稱繞組，包含第四繞組，第五繞組和第六繞組；
[0009]所述旋轉(zhuǎn)整流器包含第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管；
[0010]所述第四繞組、第五繞組和第六繞組的一端相連，第四繞組的另一端連接第一二極管的正極和第二二極管的負(fù)極，第五繞組的另一端連接第三二極管的正極和第四二極管的負(fù)極，第六繞組的另一端連接第五二極管的正極和第六二極管的負(fù)極；
[0011]所述主電機(jī)為電勵(lì)磁同步電機(jī)，包含勵(lì)磁繞組、第二定子繞組，所述定子繞組為三相對(duì)稱繞組，包含第七繞組、第八繞組和第九繞組;所述勵(lì)磁繞組的一端與第一二極管、第三二極管、第五二極管的負(fù)極相連，另一端與第二二極管、第四二極管、第六二極管的正極相連;所述第七繞組、第八繞組和第九繞組的一端相連，所述第七繞組、第八繞組和第九繞組的另一端分別與三相全橋逆變器相連。
[0012]作為本發(fā)明三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述第一開關(guān)采用繼電器。
[0013]作為本發(fā)明三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包含永磁副勵(lì)磁機(jī)，所述永磁副勵(lì)磁機(jī)與主勵(lì)磁機(jī)連接。
[0014]作為本發(fā)明三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述勵(lì)磁繞組為單相繞組。
[00?5] —種基于三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的電機(jī)加速控制方法，具體包含如下步驟:
[0016]步驟I，實(shí)時(shí)檢測(cè)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流和轉(zhuǎn)子位置；
[0017]步驟2，根據(jù)步驟I檢測(cè)的主電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)加速方式:若主電機(jī)轉(zhuǎn)速小于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火速度則閉合主勵(lì)磁機(jī)的第一開關(guān)，同時(shí)選擇恒轉(zhuǎn)矩加速控制方式通過(guò)矢量控制進(jìn)行電機(jī)加速;若主電機(jī)轉(zhuǎn)速大于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火速度則斷開主勵(lì)磁機(jī)的第一開關(guān)，同時(shí)選擇弱磁升速控制方式通過(guò)矢量控制和弱磁算法完成電機(jī)加速。
[0018]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0019]1、主勵(lì)磁機(jī)的定子繞組是三相對(duì)稱繞組，且直接與三相交流匯流條相連，沒(méi)有采用任何功率電路，降低了成本和復(fù)雜度，增強(qiáng)了可靠性；
[0020]2、通過(guò)斷開主勵(lì)磁機(jī)定子繞組中的一相從而減小主電機(jī)勵(lì)磁電流，并采用電流超前角控制方法完成弱磁升速，提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，降低了電機(jī)容量；
[0021]3、不再控制主電機(jī)勵(lì)磁電流，降低了控制算法的復(fù)雜性。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明提出的三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2為本發(fā)明提出的三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)的起動(dòng)控制方法框圖；
[0024]圖3為恒轉(zhuǎn)矩加速控制模塊控制框圖；
[0025]圖4為弱磁升速控制模塊控制框圖；
[0026]圖5為起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速波形；
[0027]圖6為起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩波形。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0029]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括永磁副勵(lì)磁機(jī)、主勵(lì)磁機(jī)、主電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器和三相全橋逆變器;所述主勵(lì)磁機(jī)、主電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器依次連接，所述三相全橋逆變器與主電機(jī)連接；
[0030]所述永磁副勵(lì)磁機(jī)是永磁同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子為永磁體，其定子繞組為三相對(duì)稱繞組，分別為第十繞組A3，第^^一繞組B3，第十二繞組C3 ；
[0031]其中，主勵(lì)磁機(jī)的定子繞組為三相對(duì)稱繞組，包含第一繞組A2、第二繞組出和第三繞組C2，所述第一繞組A2、第二繞組B2和第三繞組C2的一端相連，所述第二繞組B2和第三繞組C2的另一端分別與三相交流匯流條的兩相相連，所述第一繞組如的另一端通過(guò)第一開與三相匯流條中的另一相相連；
[0032]主勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組為三相對(duì)稱繞組，包含第四繞組a，第五繞組b和第六繞組c;
[0033]所述主電機(jī)為電勵(lì)磁同步電機(jī)，其勵(lì)磁繞組為單相繞組e，其定子繞組為三相對(duì)稱繞組，分別為第七繞組A1，第八繞組扮，第九繞組&;
[0034]所述旋轉(zhuǎn)整流器由六個(gè)二極管組成，分別為第一二極管D1，第二二極管D2，第三二極管D3，第四二極管D4，第五二極管D5，第六二極管D6;
[0035]所述第四繞組a、第五繞組b、第六繞組c的一端相連，第四繞組a的另一端連接第一二極管D1的正極和第二二極管D2的負(fù)極，第五繞組b的另一端連接第三二極管D3的正極和第四二極管D4的負(fù)極，第六繞組c的另一端連接第五二極管D5的正極和第六二極管D6的負(fù)極；
[0036]所述勵(lì)磁繞組e的一端與第一二極管D1、第三二極管D3、第五二極管D5的負(fù)極相連，另一端與第二二極管D2、第四二極管D4、第六二極管D6的正極相連；
[0037]所述第七繞組A1，第八繞組B1，第九繞組C1的一端相連，另一端分別與所述三相全橋逆變器相連；
[0038]所述三相全橋逆變器與主電機(jī)的定子繞組相連；
[0039]如圖2所示，本發(fā)明提出了一種三級(jí)式無(wú)刷同步起動(dòng)發(fā)電機(jī)的起動(dòng)控制方法，具體步驟如下:
[00